Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для создания самых разнообразных материалов, однако после того, как огонь хорошенько разгорится, бывает трудно контролировать взаимодействие пламени с обрабатываемым материалом.

Исследователи разработали метод, при котором защитный слой толщиной в молекулу позволяет контролировать взаимодействие тепла пламени с материалом, укрощая огонь и позволяя тонко настраивать характеристики обрабатываемого материала.

Огонь является ценным инженерным инструментом — в конце концов, доменная печь — это всего лишь интенсивный огонь, — говорит Мартин Туо (Martin Thuo), автор-корреспондент статьи о работе и профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Северная Каролина.

Однако, как только вы разжигаете огонь, вы часто не можете контролировать его поведение.

В нашей методике, которую мы назвали обратной термической деструкцией или ITD, используется наноразмерная тонкая пленка, нанесенная на исследуемый материал. Тонкая пленка изменяется в зависимости от температуры пожара и регулирует количество кислорода, которое может попасть в материал. Это означает, что мы можем контролировать скорость нагрева материала, что, в свою очередь, влияет на химические реакции, происходящие в нем. По сути, мы можем точно настроить, как и где огонь изменяет материал.

Вот как работает ITD. Вначале вы получаете целевой материал, например целлюлозное волокно. Затем на это волокно наносится слой молекул толщиной в нанометр. Затем волокно с покрытием подвергается воздействию интенсивного пламени. Внешняя поверхность молекул легко сгорает, повышая температуру в непосредственной близости от волокна. Однако внутренняя поверхность молекулярного покрытия химически изменяется, образуя вокруг целлюлозных волокон еще более тонкий слой стекла. Это стекло ограничивает доступ кислорода к волокнам, не позволяя целлюлозе вспыхнуть. Вместо этого волокна тлеют — горят медленно, изнутри.

Без защитного слоя ITD воздействие пламени на целлюлозные волокна привело бы к образованию пепла, — говорит Туо.

С защитным слоем в итоге получаются углеродные трубки.

Мы можем создать защитный слой, чтобы регулировать количество кислорода, поступающего к целевому материалу. А целевой материал можно модифицировать для получения желаемых характеристик.

Исследователи провели демонстрационные испытания с использованием целлюлозных волокон для получения микромасштабных углеродных трубок.

Исследователи могли регулировать толщину стенок углеродных трубок, изменяя размер целлюлозных волокон, которые они использовали вначале; вводя в волокна различные соли (что дополнительно регулирует скорость горения); изменяя количество кислорода, проходящего через защитный слой.

У нас уже есть несколько вариантов применения, которые мы рассмотрим в дальнейших исследованиях, — говорит Туо.

Мы также готовы сотрудничать с частным сектором для поиска различных практических применений, например, разработки углеродных трубок для разделения нефти и воды, что было бы полезно как для промышленного применения, так и для восстановления окружающей среды.

Результаты опубликованы в издании Angewandte Chemie.

14.08.2023


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса